利用合成孔径雷达研究中尺度雷暴的细结构

【摘要】：雷暴结构的探测和形成机理的探讨是当今的热点问题。雷暴底层的细结构探测尚未有人报道, 伴随着小尺度大气内波产生的雷暴过程也还未有报道。合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR) 是工作在微波波段的雷达,能够透过云雨探测大气现象在海面留下的痕迹。本文利用一幅ERS-1 SAR 图像,探测雷暴底层在海面留下的痕迹,结合辅助NOAAAVHRR和NCEP数据分析了2002年8月 11日发生在台湾海峡的一次伴随着小尺度大气内波产生的中尺度雷暴过程。NOAA AVHRR图像和 SAR图像的融合结果显示,此次雷暴过程是在锋面前沿的带状云系产生的。NCEP绘制的海面风场显示该区域存在北风和南风切变,北风输送干冷空气,南风输送暖湿空气,两股气流相遇,造成强烈的辐合上升运动,从而形成对流性云系。500mbar上显示该区域位于高空槽中心区域,这说明该区域存在比较强烈的上升运动。因此低空风切变和高空槽配合是这次过程的激发动力。高分辨率SAR 图像上显示雷暴呈现椭圆形结构,长短半轴分别为13km和10km,风暴中心强降雨区直径达5km。在雷暴后部存在有组织的尾状条纹,并且此条纹走向沿着锋面线。结合雷暴结构理论分析认为此尾迹是龙卷中心拖曳留下的痕迹,条纹和雷暴交接处是雷暴主入流区,存在强烈的上升运动。在雷暴外流区,冷空气反气旋式下降,周围的暖空气气旋式上升,两股气流的风切变导致大气内波的产生。此内波序列含有12个孤立子波,波长从450米到238米,呈现出色散现象。分别利用8月11日02 时00分的AVHRR热红外图像和8月11日02时35分的SAR图像描绘了雷暴的外围边界,通过前后位移计算得出,雷暴前进方向是东北向,和锋面线平行,移动速度为5．9m／s。